下面算式中,所有分母都是四位数。请在每个方格中各填入一个数字,使等式成立。
$\frac {1} {□□□□}+\frac {1} {1988}=\frac {1} {□□□□}$
【解法】本题中,三个分数的分母都是四位数、不能立刻看出结果,因此有必要将问题先简化一下。
我们知道,如果将三个分数的分母同时扩大或缩小相同的倍数,等式照样成立。这就启发我们一种化简的方法,使分母尽量变得简单。
自然的想法是将1988这个数做质因数分解。
给出解的一般公式,以供参考。
设$X$,$Y$,$Z$为三个自然数,适合
$\frac {1} {X}+\frac {1} {Y}=\frac {1} {Z}\tag{1}$
求$X$,$Y$,$Z$的一般形式.
[解]由(1)式可知:
$\frac{1}{X} < \frac{1}{Z}, \frac{1}{Y} < \frac{1}{Z}\tag{2}$
因此,$X>Z$,$Y>Z$,由此不妨设
$X=Z+U,Y=Z+V\tag{3}$
其中U>0,V>0.
将(3)式代入到(1)式中, 我们有
$\frac{1}{X} + \frac{1}{Y} =\frac{1}{Z+U} + \frac{1}{Z+V} = \frac{2Z+U+V}{(Z+U)(Z+V)}=\frac{1}{Z}\tag{4}$
即$(2Z+U+V)Z=(Z+U)(Z+V)=Z^2+ZU+ZV+UV \tag{5}$
化简后可得:
$Z^2=UV\tag{6}$
设U和V有最大公约数为T,则
$U=U_1·T,V=V_1.T \tag{7}$
其中$U_1$和$V_1$互质。
将(5)式代入到(6)式中,可以得到
$Z=Z_1T \tag{8}$
而$Z_1$,$U_1$,$V_1$适合方程
$Z_1^2=U_1 \cdot V_1 \tag{9}$
因为$U_1$和$V_1$互质,即只有公因数1,从(9)可知$U_1$和$V_1$均为平方数,也就说,一般解为
$U_1=R^2,V_1=S^2,Z_1=R \cdot S \tag{10}$
将(10)式代入到(3)式中,我们有一般解:
$ X=R(R+S)T, Y=S(R+S), Z=R·S·T \tag{11}$
其中$R$,$S$,$T$均为自然数。
有兴趣的读者不妨用一般公式试试求本题的解。